JP2735102B2 - 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

硬質ポリウレタンフォームの製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硬質ポリウレタンフォームの製造法に関す
る。
更に詳しくは、発泡剤としてトリクロロフルオロメタ
ン(通称R−11)と炭素数2〜7の脂肪族炭化水素化合
物を、95:5〜0:100重量部比率の混合物を使用して、フ
ォームの充填性、低温寸法安定性及び圧縮強度の優れた
硬質ポリウレタンフォームの製造法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
硬質ポリウレタンフォームは断熱特性、低温寸法安定
性が優れているため、冷蔵庫、冷凍倉庫等の断熱材とし
て、広範囲に用いられている。
これは、硬質ポリウレタンフォームを製造する際、発
泡剤として、断熱特性の優れたトリクロロフルオロメタ
ン(通称R−11)を使用していることが大きな理由であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、近年、地球のオゾン層保護のため、クロロフ
ルオロカーボン類の規制が考えられ、近い将来実施に移
されようとしている。
この規制対象には、今まで硬質ポリウレタンフォーム
の発泡剤として用いられていた、トリクロロフルオロメ
タン(R−11)も含まれている。
そのためトリクロロフルオロメタン(R−11)に替わ
る、硬質ポリウレタンフォーム用発泡剤の開発が急務と
なっている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の問題点を克服するため、鋭意検
討した結果、硬質ポリウレタンフォーム用発泡剤とし
て、従来用いられたR−11の代わりに、トリクロロフル
オロメタン(R−11)と炭素数2〜7の脂肪族炭化水素
化合物を、95:5〜0:100重量部比率の混合物を使用した
場合に、従来の発泡剤より優れたフォームの充填性を示
し、且つ優れた低温寸法安定性と圧縮強度を有する硬質
ポリウレタンフォームを製造する方法を見出し、本発明
に到達した。
従来の技術では、この様に低温寸法安定性と圧縮強度
を保持したまま、フォームの充填性を上げることは考え
られなかったことである。
即ち、フォームの充填性を上げようとすると、低温寸
法安定性や圧縮強度等の機械的強度が低下し、一方、機
械的強度を上げようとすれば、ポリオールの官能基数を
上げるとか、グリセリン又はジエチレングリコール等の
架橋剤を使用する等の方法が上げられるが、この場合に
は、発泡時の液伸びが悪くなり、フォームの充填性は悪
くなるという傾向があった。
このフォームの充填性を改善することは、冷臧庫等の
空隙部にウレタン原料を注入発泡させる場合、原料の使
用量を減少(低密度化)することを意味し、従って、冷
臧庫等の製造コストを下げることができるので、冷臧庫
等の生産者にとって、極めて好ましく、且つ生産者にと
つは重要な課題であった。
本発明らは、硬質ポリウレタンフォーム用発泡剤とし
て、トリクロロフルオロメタン(R−11)と炭素数2〜
7の脂肪族炭化水素化合物との特定比率の混合物を使用
すれば、従来から使用されている通常の原料を用いて、
低温寸法安定性と圧縮強度を保持したまま、フォームの
充填性を上げることができることを発見し、本発明を完
成した。
すなわち本発明は、有機ポリイソシアネート、ポリオ
ール、発泡剤、触媒、界面活性剤及びその他の助剤か
ら、硬質ポリウレタンフォームを製造する方法におい
て、発泡剤としてトリクロロフルオロメタン(R−11)
と炭素数2〜7の脂肪族炭化水素化合物を、95:5〜0:10
0重量部比率の混合物を用いることを特徴とする硬質ポ
リウレタンフォームの製造方法に関する。
従来用いられた、トリクロロフルオロメタン(R−1
1)の代わりに、R−11と炭素数2〜7の脂肪族炭化水
素化合物を、95:5〜0:100重量部比率の混合物を使用し
た場合に、優れたフォームの充填性を示し、且つ優れた
低温寸法安定性、及び圧縮強度等を有する硬質ポリウレ
タンフォームが製造される。
本発明の方法において、トリクロロフルオロメタン
(R−11)と炭素数2〜7の脂肪族炭化水素化合物の混
合物を発泡剤として用いる場合、脂肪族炭化水素化合物
の割合が95重量%以下では、上記の効果が十分現れな
い。
R−11と炭化水素化合物との適当な混合割合は重量部
比率で、95:5〜0:100好ましい混合割合は80:20〜30:70
である。
本発明に使用する炭素数2〜7の脂肪族炭化水素化合
物の具体的化合物として、エタン、プロパン、イソプロ
パン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、
ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン等の
鎖式化合物及びシクロペンタン、シクロヘキサン、シク
ロヘプタン等の脂環族化合物が挙げられる。
これらの炭素数2〜7の脂肪族炭化水素化合物は、上
記の化合物の中の1種または2種以上の混合物として使
用できる。
本発明に使用するポリオールは例えば、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,3,6−ヘ
キサントリオール、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、シュクロース、ビスフェノールA、ノボラック、ヒ
ドロキシル化1,2−ポリブタジェン、ヒドロキシル化1,4
−ポリブタジエン等の多価アルコール類、及び/又はこ
れらのポリヒドロキシ化合物にアルキレンオキサイドを
付加重合させて得たヒドロキシル価200〜800mgKOH/gの
ポリエーテルポリオールが使用できる。
また、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等
のアルカノールアミン類、エチレンジアミン、ジエチレ
ントリアミン、トリエチレンジアミン、トリメチルジエ
チレンアミン等の脂肪族アミン類、2,4−及び/又は2,6
−ジアミノトルエン、2,4′−及び/又は4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、1,5−ナフタレンジアミン、2,4−
ジアミノ−3,5−ジエチルトルエン、2,4−ジアミノ−3,
6−ジエチルトルエン、2,4−ジアミノ−5,6−ジエチル
トルエン、2,6−ジアミノ−3,5−ジエチルトルエン、2,
6−ジアミノ−3,4−ジエチルトルエン、2,6−ジアミノ
−4,5−ジエチルトルエンまたはこれら異性体の混合ジ
アミノジエチルトルエンなどの芳香族アミン類に、アル
キレンオキサイドを付加重合指せて得られた、ヒドロキ
シル価200〜800mgKOH/gのポリエーテルポリオールが使
用できる。
以上のほか高級脂肪族エステルポリオール及びポリカ
ルボン酸と低分子量ポリオールとを反応させて得たポリ
エステルポリオール及びカプロラクトンを集合させて得
たポリエステルポリオール、ヒマシ油、脱水ヒマシ油等
のOH基含有高級脂肪酸エステルも使用できる。
本発明に使用できるポリオールは上記ポリオールの中
の1種または2種以上の混合物として使用することがで
きる。
本発明に於いて使用する有機ポリイソシアネートとし
ては、従来公知のもので、特に限定はないく、芳香族、
芳香脂肪族、脂肪族、脂環式ポリイソシアネートおよび
それらの変性物、例えばジフェニルメタンジイソシアネ
ート、粗ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン
ジイソシアネート、粗トリレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメ
タンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネー
ト、トリフェニルメチレントリイソシアネート、トリレ
ントリイソシアネート、変性(カルボジジイミドetc)
ジフェニルメタンジイソシアネート等およびそれらの混
合物ならびにこれらのポリイソシアネートの過剰量とポ
リオール(例えば低分子ポリオール/またはポリマーポ
リオール)とを反応して得られるNCO末端プレポリマー
(NCO含有例えば5〜35%)等が挙げられる。
これらのイソシアネートは単独または2種以上混合し
て使用する。その使用量は、NCO基とレジン液中の活性
水素との当量比が0.8〜5.0である。
本発明で使用し得る触媒としては、例えばアミン系化
合物(トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイ
ソプロパノールアミン、トリブチルアミン、トリオクチ
ルアミン、ヘキサデシルジメチルアミン、N−メチルモ
ルホリン、N−エチルモルホリン、N−オクタデシルモ
ルホリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールア
ミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、ジエチレント
リアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミ
ン、N,N,N′,N′−テトラメチルプロピレンジアミン、
N,N,N′,N′−テトラメチルブタンジアミン、N,N,N′,
N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、N,N,N′,
N′−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス〔2
−(N,N−ジメチルアミノ)エチル〕エーテル、N,N−ジ
メチルベンジルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシル
アミン、N,N,N′,N″,N″−ペンタメチルジエチレント
リアミン、トリエチレンジアミン、トリエチレンジアミ
ンの有機酸塩、さらに第一及び第二アミンのアミノ基の
オキシアルキレン付加物、N,N−ジアルキルピペラジン
類のようなアザ環化合物、種々のN,N′,N″−トリアル
キルアミノアルキルヘキサヒドロトリアジン類、特公昭
52−43517のβ−アミノカルボニル触媒、特公昭53−142
79のβ−アミノニトリル触媒等)、有機金属系化合物
(酢酸錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリン酸
錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレー
ト、ジブチル錫ジクロライド、オクタン酸鉛、ナフテン
酸鉛、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸コバルト等)等
がある。
これらの触媒は単独又は混合して用い、その使用量は
活性水素をもつ化合物100重量部に対して0.0001〜10.0
重量部である。
本発明における製泡剤は、従来公知の有機ケイ素界面
活性剤であり、例えば、日本ユニカー社製の、L−50
1、L−520、L−532、L−540、L−544、L−3550、
L−5302、L−5305、L−5320、L−5340、L−5410、
L−5420、L−5710、L−5720などであり、トーレ・シ
リコーン社製のSH−190、SH−192、SH−193、SH−194、
SH−195、SH−200、SRX−253などであり、信越シリコー
ン社製のF−114、F−121、F−122、F−220、F−23
0、F−258、F−260B、F−305、F−306、F−317、
F−341、F−345などであり、東芝シリコーン社製では
TFA−4200、TFA−4202などである。
これら整泡剤の使用量は、活性水素をもつ化合物と有
機ポリイソシアネートの総和100重量部に対して0.1〜20
重量部である。
また難燃剤として例えば、トリス(2−クロロエチ
ル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフ
ェート、トリス(ジプロモプロピル)ホスフェート、大
八化学社製CR−505及びCR−507、モンサント化学社製Ph
osgard 2XC−20及びC−22−R、ストーファー化学社製
Fyrol 6などを使用することができる。
その他可塑剤、充填剤、安定剤、着色剤等を必要に応
じ添加することができる。
本発明を実施するには、ポリオール、触媒、発泡剤、
整泡剤、及び難燃剤その他の助剤類の所定量を混合して
レジン液とする。
ポリウレタン発泡機を使用し、レジン液とポリイソシ
アネートとを一定の比率で連続的に急速混合する。
得られた硬質ポリウレタンフォーム原液を空隙又は型
に注入する。この際、有機ポリイソシアネートと活性水
素含有化合物との当量比が、0.8〜5.0となるようにレジ
ン液とポリイソシアネートとの流量比を調節する。
注入後、数分間で硬質ポリウレタンフォームは発泡硬
化する。
本発明で得られる硬質ポリウレタンフォームは電気冷
蔵庫、断熱パネル、船舶または車両等の断熱材又は構造
材として利用できる。
〔実施例〕
以下、本発明を、更に具体的に説明するため、実施例
及び比較例をあげて説明するが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
また、本発明の実施例において、使用した原料は次の
通りである。また部は重量部を示す。
MDI−CR;三井東圧化学(株)製の 粗ジフェニルメタンジイソシアネート NCO% 31.0 ポリオールA;ショ糖/グリセリンにプロピレンオキシド
を付加した水酸基価400mgKOH/gのポリエーテルポリオー
ル ポリオールB;トリレンジアミン/トリエタノールアミン
にプロピレンオキシドを付加した水酸基価400mgKOH/gの
アミン系ポリエーテルポリオール。
整泡剤;日本ユニカー(株)製のL−5420 触媒;活材ケミカル(株)製のMinico TMHD(テトラメ
チルヘキサメチレンジアミン) R−11;三井デュポンフロロケミカル(株)製のトリク
ロロフルオロメタン F−11(商品名) (実施例1〜6及び比較例1〜3) 表−1に示す配合のレジン液を作り、これをイソシア
ネートとして粗ジフェニル全体的に12という番号で示さ
れたエラスト外側カバーを含む、メタンジイソシアネー
トとをそれぞれ、5000rpmで8秒間急速混合し、寸法200
×200×200mmの縦型木箱に直ちに注入し自由発泡させ
た。
注入後数分間で発泡硬化し、硬質ポリウレタンフォー
ムが得られる。
得られたポリウレタンフォームは低温寸法安定性、即
ち−30℃で24時間保存した時の寸法変化率、及び圧縮強
度を測定した。
また、フォームの充填性は、400×1000×35mmノパネ
ルを用いて、フォームの伸びを測定した。
即ち、フォーム重量280gとした時、フォームの伸びた
距離を読み取り、伸びた距離が高い程、充填性は優れて
いると判定した。
〔発明の効果〕 表−1から、従来の発泡剤としてトリクロロフルオロ
メタン(R−11)を用いた場合(比較例1、2)及びR
−11が95重量部より多い場合(比較例3)に比べ、本発
明の方法(実施例1〜6)は、優れたフォームの充填性
を示し、且つ低温寸法安定性及び圧縮強度が優れている
のは明らかである。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ポリイソシアネート、ポリオール、発
    泡剤、触媒、界面活性剤及びその他の助剤から、硬質ポ
    リウレタンフォームを製造する方法であって、発泡剤と
    してトリクロロフルオロメタン(R−11)と炭素数2〜
    7の脂肪族炭化水素化合物を、80:20〜30:70重量部比率
    の混合物を用いることを特徴とする硬質ポリウレタンフ
    ォームの製造方法。
  2. 【請求項2】炭素数2〜7の脂肪族炭化水素化合物が、
    鎖式化合物または環式化合物である請求項1記載の硬質
    ポリウレタンフォームの製造方法。
  3. 【請求項3】鎖式化合物がペンタン、イソペンタン、ヘ
    キサンである請求項2記載の硬質ポリウレタンフォーム
    の製造方法。
  4. 【請求項4】環式化合物がシクロペンタンである請求項
    2記載の硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
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